SIMULACIÓN DE PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO PARA REDES MÓVILES AD-HOC MEDIANTE HERRRAMIENTA DE SIMULACIÓN NS-3 MODELOS DE CANAL

Transcripción

1 SIMULACIÓN DE PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO PARA REDES MÓVILES AD-HOC MEDIANTE HERRRAMIENTA DE SIMULACIÓN NS-3 MODELOS DE CANAL Modelos de propagación El modelo de canal de propagación determina si los nodos inalámbricos tienen conexión Las librerías de ns-3 contienen 11 modelos de propagación Tipos de modelos: Deterministas Empíricos Estocásticos - complejidad precisión + Loja

2 Modelos de propagación en ns-3 La herramienta de simulación ns-3 incluye un total de 11 modelos de propagación ( propagation.html): Potencia recibida fija Matriz de pérdidas De alcance máximo Pérdidas de propagación aleatorias COST-Hata Espacio libre (expresión de Friis) Logaritmo de la distancia 3 x logaritmo de la distancia Tierra plana (dos rayos) Jakes Nakagami Loja Modelos de propagación en ns-3 Loja

3 Modelos de propagación en ns-3 Loja Modelos de propagación en ns-3 Loja

4 Modelos de propagación en ns-3 Loja Modelos de propagación en ns-3 Loja

5 Modelo de potencia recibida fija (FixedRssLossModel) Se fija un valor predefinido de potencia que alcanza al receptor Loja Modelo de matriz de pérdidas (MatrixPropagationLossModel) Se genera un matriz de dimensión MxN (M transmisores, N receptores) El elemento (i,j) de la matriz modela las pérdidas de propagación existentes entre el transmisor i-ésimo y el receptor j-ésimo Loja

6 Modelo de alcance máximo(rangepropagationlossmodel) Se determina una distancia máxima de alcance de la señal transmitida Todos los receptores que estén dentro del alcance máximo, reciben la señal Los receptores que se encuentren fuera del alcance máximo, no obtienen señal recibida (-1000 dbm) Loja Modelo de alcance máximo(rangepropagationlossmodel) Loja

7 Modelo de pérdidas aleatorias(randompropagationlossmodel) Las pérdidas de propagación siguen una distribución aleatoria Loja Modelo de pérdidas aleatorias(randompropagationlossmodel) Loja

8 Modelode COST 231 Modelo empírico, basado en medidas realizadas en entornos urbanos d h B h B h roof h m h m φ móvil W b base Loja Modelode COST 231 L rts : Pérdidas por reflexión edificio-calle (reflection terrace to street) L rts = m ori rts L ori : Pérdidas por orientación de la calle respecto a LOS ( L 0) 16,9 10logW + 10log f (MHz) + 20log h + L L ori h m = h roof h 10+ 0,3571Φ(º) Φ 35º = 2,5 + 0,075[ Φ(º) 35] 35 Φ < 55º 4 0,114 [ Φ(º) 55] 55 Φ < 90º L msd : Pérdidas por difracción multipantalla (multi screen diffraction) L msd L bsh : Pérdidas por altura de estación base (sólo aplicable para h B >0) m ( L 0) = Lbsh + ka + kd logd(km) + k f log f (MHz) 9 logb msd L bsh h = 18log(1 + hb ) B = h B h roof Loja

9 Modelode COST 231 k a : Pérdidas cuando la antena de la BS está por debajo de h roof 54 hb 0 k < h a = 54 0,8 hb hb 0 d 0,5 km 54 1,6 hb d(km) hb < 0 d < 0,5 km B = h B h roof k d : Pérdidas por difracción k d 18 hb = hb hb hroof 0 < 0 k f : Dependencia de la frecuencia k f fmhz = 4 + fmhz ciudades medianas y centros suburbanos centros metropolitanos Loja Modelo de Hata L 50 = log f log h B - a(h m ) + ( log h B ) log d Corrección por altura del móvil a(h m ) = 0 para h m = 1,5 m Ciudad media-pequeña a(h m ) = (1,1 log f - 0,7) h m - (1,56 log f -0,8) d (km) h B, h m (m) f (MHz) Ciudad grande a(h 2 m ) = 8,29 (log 1,54 h m ) -1,1 a(h m ) = 3,2 (log 11,75 h m ) 2-4,97 f 200 MHz f 400 MHz Corrección por tipo de entorno no urbano Zona Suburbana L 2 ( ) 2 [log(f / 28)] 5, 4 50= L50 urbano Zona Rural L 2 ( urbano) 4,78(log f ) + 18,33log 40, 94 50= L50 f Loja

10 Modelo de COST-Hata(Cost231PropagationLossModel) Loja Modelo de COST-Hata(Cost231PropagationLossModel) Loja

11 Modelo espacio libre o de Friis (FriisPropagationLossModel) Analítico Condiciones de espacio libre o Sólo transmisor y receptor (sin obstáculos) o Sólo un camino de propagación (onda espacial) Línea de visión directa (Line Of Sight, L.O.S.) f (c/λ) P tx L.O.S. P rx transmisor d receptor Teoría de ondas planas (d>>λ) P rx P rx = P tx λ 2 P d 2 rx 4 π d ( dbm) = Ptx ( dbm) log fmhz 20log dkm + Gtx ( db) + Grx ( db) Loja Modelo espacio libre o de Friis (FriisPropagationLossModel) Loja

12 Modelo espacio libre o de Friis (FriisPropagationLossModel) Loja Modelo espacio libre o de Friis (FriisPropagationLossModel) Loja

13 Logaritmo de la distancia (LogDistancePropagationLossModel) Espacio libre (cota superior, d -2 ) Parámetros de las medidas Las pérdidas aumentan en entornos con mayor densidad de obstáculos Loja Logaritmo de la distancia (LogDistancePropagationLossModel) Loja

14 Logaritmo de la distancia (LogDistancePropagationLossModel) Loja Logaritmo de la distancia (LogDistancePropagationLossModel) Loja

15 3 log de la distancia (ThreeLogDistancePropagationLossModel) Loja log de la distancia (ThreeLogDistancePropagationLossModel) Loja

16 3 log de la distancia (ThreeLogDistancePropagationLossModel) Loja log de la distancia (ThreeLogDistancePropagationLossModel) Loja

17 2 Rayos-Tierra Plana (TwoRayGroundPropagationLossModel) Analítico Condiciones de propagación en Tierra plana Transmisor, receptor y superficie de la Tierra únicamente Transmisor a una altura h B del suelo Receptor a una altura h m del suelo La superficie de la Tierra es un plano ideal (ρ -1) Modelo de máxima atenuación con la distancia h B h B h d >> m λ ( h h ) B m Prx Ptx 4 d h m 2 G tx P rx G rx 4 d d Loja Rayos-Tierra Plana (TwoRayGroundPropagationLossModel) Loja

18 2 Rayos-Tierra Plana (TwoRayGroundPropagationLossModel) Loja Rayos-Tierra Plana (TwoRayGroundPropagationLossModel) Loja

19 2 Rayos-Tierra Plana (TwoRayGroundPropagationLossModel) Loja Propagación multicamino La señal se propaga desde el transmisor hasta el receptor siguiendo múltiples trayectorias o caminos (multitrayecto) Las longitudes de los caminos recorridos por los diferentes rayos son distintas los desfases son distintos CONSECUENCIA Cuando se combinan dos ondas con distintas fases, el resultado puede ser: a) Constructivo b) Destructivo (iguales amplitudes, caso peor) c) Caso intermedio entre los anteriores Loja

20 Propagación multicamino Sucesión de interferencias constructivas y destructivas Loja Propagación multicamino 5 0 Ganancia a multicamino (db) tiempo (ms) distancia (λ) Loja

21 Modelo de Jakes (JakesPropagationLossModel) Loja Modelo de Jakes (JakesPropagationLossModel) Loja

22 Modelo de Jakes (JakesPropagationLossModel) Loja Modelo de Nakagami(NakagamiPropagationLossModel) Loja

23 Modelo de Nakagami(NakagamiPropagationLossModel) Loja Modelo de Nakagami(NakagamiPropagationLossModel) Loja

24 Modelo de Nakagami(NakagamiPropagationLossModel) Loja Ejemplo de uso de modelos de propagación./waf --run "scratch/main-propagation-loss" gnuplot Genera un fichero llamado main-propagation-loss.pdf con las gráficas de potencia recibida con la distancia y sus histogramas para Nakagami./waf --run "scratch/main-propagation-loss" >> datosprop gnuplot datosprop Genera un fichero llamado datosprop para gnuplot Gnuplot genera el fichero main-propagation-loss.pdf con las gráficas Loja

25 Ejemplo de uso de modelos de propagación Copiar jakes-propagation-model-example en scratch/ Modificar valor Simulator::Stop (Seconds (10));./waf --run "scratch/jakes-propagation-model-example >> jakesprop Genera un fichero llamado jakesprop con los valores aleatorios de potencia recibida en el tiempo $ gnuplot gnuplot> set terminal png size 640,480 gnuplot> set output jakesresults.png" gnuplot> plot jakesprop" using 1:2 title Modelo de Jakes with linespoints gnuplot> exit Genera un fichero llamado jakesresults con la gráfica Loja Otros modelos disponibles en ns-3 Okumura-Hata static TypeId tid = TypeId ("ns3::okumurahatapropagationlossmodel") ITU-R 1411 static TypeId tid = TypeId ("ns3::itur1411lospropagationlossmodel") static TypeId tid = TypeId ("ns3::itur1411nlosoverrooftoppropagationlossmodel") Kun 2600 MHz static TypeId tid = TypeId ("ns3::kun2600mhzpropagationlossmodel") Loja